CN103104628B - 用于车辆的成角度偏移球笼式等速万向节 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于车辆的成角度偏移球笼式等速万向节，其可以通过使外圈转动中心和内圈转动中心以偏移角相对于彼此对称定位而在保持外圈外径的同时补偿外圈槽与滚珠之间的接触表面压力来增强万向节的强度。成角度偏移球笼式等速万向节包括：连接到轴的端部的内圈、安装在内圈外侧的外圈、用于将内圈的扭矩传递到外圈的多个滚珠、以及具有用于支撑对应滚珠的开口的保持架，其中外圈滚珠轨道的转动中心与内圈滚珠轨道的转动中心以偏移角对称。

Description

用于车辆的成角度偏移球笼式等速万向节

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的成角度偏移球笼式等速万向节，更具体地涉及一种用于车辆的成角度偏移球笼式等速万向节，其可以通过使外圈转动中心和内圈转动中心以偏移角相对于彼此对称定位而在保持外圈外径的同时补偿外圈槽与滚珠之间的接触表面压力来增强万向节的强度。

背景技术

通常，万向节所起的作用是在两个彼此以一角度相接的转轴之间传递转动动力(扭矩)。在具有小的动力传动角的传动轴情况下，使用钩型万向节、挠性万向节等，而在具有大的动力传动角的前轮驱动车辆的驱动轴情况下，使用等速万向节。

因为等速万向节甚至当驱动轴与从动轴之间的角很大时也能以等速度可靠地传递动力，所以等速万向节主要用于独立悬架型前轮驱动车辆的车轴。当从轴角度看时，三叉式等速万向节设置在轴的面向发动机的一端(即，内侧端)，而球笼式万向节设置在轴的面向轮胎的另一端(即，外侧端)。

图1是示出常规等速万向节的横截面视图，并且图2是示出图1所示的常规等速万向节的外观的示意图。

如图1和图2所示，常规等速万向节包括设置在轴1的面向发动机的右端(即，内侧端)的三叉式等速万向节和设置在轴1的面向轮胎的左端(即，外侧端)的球笼式等速万向节。

安装在轴1右端的三叉式等速万向节(其面向发动机)包括：壳体2，其传递发动机(未示出)的轴向动力并在其内表面上限定有轨道槽；轴1，其接收来自壳体2的转动动力然后转动；三销架3，其设置在壳体2中，连接到轴1的一端以将壳体2和轴1彼此连接，并形成有分别***到壳体2的轨道槽中的三个枢轴；滚针6，其设置在三销架3的每个枢轴的圆周外表面上；内滚柱5，其各自围绕用于三销架3的每个枢轴的滚针6设置；外滚柱4，其各自安装在每个内滚柱5的圆周外表面上以减小壳体2与轴1之间的摩擦；固定环8，其安装在滚针6和每个内滚柱5的上端上；保护罩10，其一端连接到壳体2，而另一端连接到轴1；以及卡箍11和12，卡箍11和12夹持保护罩10的两端。

安装在轴1的左端上的球笼式等速万向节(其面向轮胎)包括：内圈15，其安装在轴1的左端上以接收来自三叉式等速万向节的转动动力，然后转动；外圈13，其围绕内圈15安装；滚珠16，其用于将内圈15的转动动力传递到外圈13；用于支撑滚珠16的保持架14；传感器环17，其围绕外圈13安装；保护罩18，其一端连接到轴1，而另一端连接到外圈13；以及卡箍19和20，卡箍19和20夹紧保护罩18的两端。

阻尼器21用束箍22和23安装在轴1的中央处，并且具有安装在本体212中的配重211。

下面，将说明如上述构造的常规等速万向节的操作。

当从发动机(未示出)输出的转动动力通过传动装置(未示出)传递到壳体2时，壳体2转动。壳体2的转动动力通过外滚柱4、内滚柱5和滚针6传递到三销架3，然后三销架3连接在其上的轴1转动。轴1的转动动力通过内圈15和滚珠16传递到外圈13，然后连接到外圈13的车轮(未示出)转动。

在设置在轴1的面向发动机的右端(即，内侧端)的三叉式等速万向节中，当外滚柱4在壳体2的轨道槽中滑动时，操作上与外滚柱4联接的轴1的转动角改变，从而产生跟随车辆的移位的万向节角(jointangle)。在设置在轴1的面向轮胎的左端(即，外侧端)的球笼式等速万向节中，外圈13的转动角由于滚珠16的存在而改变，从而产生跟随车辆的移位的万向节角。

三叉式等速万向节的保护罩10和球笼式等速万向节的保护罩18分别起密封三叉式等速万向节和球笼式等速万向节的作用，从而防止三叉式等速万向节和球笼式等速万向节被外来杂质污染。

另外，当从发动机输出的扭矩通过轴1传递到车轮时，可能在以高速转动的轴1的某一转动角处发生不平衡转动，这可能导致不希望的振动并对驱动***操作产生不利影响。为了防止由于不平衡转动产生的不希望的振动，安装在轴1的中央处的阻尼器2可以防止由于不利的振动频率而发生在以高速转动的轴1上的轰鸣声。

图3是示出用于车辆的常规球笼式等速万向节的分解视图，图4是图1所示的常规球笼式等速万向节的立体图，图5是示出用于车辆的常规球笼式等速万向节在产生万向节角之前的横截面视图，并且图6是示出图5所示的常规球笼式等速万向节在产生万向节角之后的横截面视图。

如图3到图6所示，在用于车辆的常规球笼式等速万向节中，通过保持架14和内圈15安装滚珠16。在转向过程中，滚珠16在外圈13的圆周内表面上形成的槽中沿长度方向移动。

外圈13的滚珠轨道OBT形成为依循从转动中心r2延伸出的半径R2，而内圈15的滚珠轨道IBT形成为依循从转动中心r3延伸出的半径R3。

在滚珠16的中心处形成于外圈滚珠轨道OBT的转动中心r2与内圈滚珠轨道IBT的转动中心r3之间的漏斗角f(funnelangle)，对于6-球笼式万向节是在12°到15°的范围内，而对于8-球笼式万向节是在7°到12°的范围内。漏斗角f便于万向节的弯曲和转动。在此，如果漏斗角f不固定，那么万向节可能卡住并且万向节的效率可能降低。

外圈滚珠轨道OBT的转动中心r2和内圈滚珠轨道IBT的转动中心r3定位为以相对于万向节转动中心r1的恒定偏移量R1彼此平行。在弯曲时，保持架14和滚珠16转动过内圈15的万向节角角度的一半，并且外圈滚珠轨道OBT的转动中心r2和内圈滚珠轨道IBT的转动中心r3相对于万向节转动中心r1沿着对应于偏移量R1的半径转动。

但是，根据朝轻质紧凑的球笼式等速万向节方向的趋势，常规球笼式等速万向节的保持架可能要经受增强的压力。

发明内容

因此，本发明旨在解决上述发生在现有技术中的问题，并且本发明的目的是提供一种用于车辆的成角度偏移球笼式等速万向节，所述成角度偏移球笼式等速万向节可以通过使外圈转动中心和内圈转动中心以偏移角相对于彼此对称定位而在保持外圈外径的同时补偿外圈槽与滚珠之间的接触表面压力来增强万向节的强度。

根据本发明的一方面，提供一种用于车辆的成角度偏移球笼式等速万向节，包括：连接到轴的端部的内圈、安装在内圈外侧的外圈、用于将内圈的扭矩传递到外圈的多个滚珠、以及具有用于支撑对应滚珠的开口的保持架，其中外圈滚珠轨道的转动中心与内圈滚珠轨道的转动中心以偏移角对称。

优选地，在外圈的槽中的部分的接触面积通过偏移角而增加，当万向节角最大化时所述部分实现相对于滚珠的最小接触面积。

优选地，在内圈的槽中的部分的接触面积通过偏移角而减小，当万向节角最大化时所述部分实现相对于滚珠的最大接触面积。

保持架的强度可以利用保持架的外径来增加。

球笼式万向节可以安装在轴的面向车轮的外侧端处。

偏移角优选地介于从-45度到+45度的范围内。

相对于万向节转动中心r1彼此对称定位的多个滚珠的节圆直径PCD与偏移量R1的比R1/PCD介于0.040到0.130的范围内。

如上所述，在根据本发明的用于车辆的成角度偏移球笼式等速万向节中，可以通过使外圈转动中心和内圈转动中心以偏移角相对于彼此对称定位而在保持外圈外径的同时补偿外圈槽与滚珠之间的接触表面压力来增强万向节的强度。

本发明的另外方面和/或优点将在下面的说明中部分地阐释，并且部分地将从该说明中清楚，或可以通过实践本发明而获知。

附图说明

从以下结合附图的详细说明中将更清楚本发明的目的、特征和优点，其中：

图1是示出常规等速万向节的横截面视图；

图2是示出图1所示的常规等速万向节的外观的示意图；

图3是示出用于车辆的常规球笼式等速万向节的分解视图；

图4是图1所示的常规球笼式等速万向节的立体图；

图5是示出用于车辆的常规球笼式等速万向节在产生万向节角之前的横截面视图；

图6是示出图5所示的常规球笼式等速万向节在产生万向节角之后的横截面视图；

图7是示出根据本发明一实施方式的用于车辆的成角度球笼式等速万向节在产生万向节角之前的横截面视图；

图8是示出图7所示的球笼式等速万向节在产生万向节角之后的横截面视图；以及

图9是示出图7所示的球笼式等速万向节的基本部件的放大视图。

具体实施方式

在下文中，将借助于本发明的若干个示例性或优选的实施方式并参照附图说明本发明的一优选实施方式。在研读下面的详细说明时和在参照附图时也将清楚本发明的其他优点和特征。但是，这些实施方式的以下说明主要用于例示本发明的原理和示例性结构，而本发明并不具体局限于这些示例性实施方式。因此，本领域的普通技术人员能够理解或认识到，可以不脱离本发明的主旨和范围而对本发明做出各种修改、更换和其等同替代。

图7是示出根据本发明一实施方式的用于车辆的成角度球笼式等速万向节在产生万向节角之前的横截面视图，图8是示出图7所示的球笼式等速万向节在产生万向节角之后的横截面视图，并且图9是示出图7所示的球笼式等速万向节的基本部件的放大视图。

如图7到图9所示，根据本发明一实施方式的用于车辆的成角度偏移球笼式等速万向节包括：内圈35，其安装在轴的端部处；外圈33，其安装在内圈35的外侧；多个滚珠36，其用于将内圈35的转动动力传递到外圈33；以及保持架34，其具有用于支撑滚珠36的开口。在此，外圈33的滚珠轨道OBT的转动中心r2和内圈35的滚珠轨道IBT的转动中心r3彼此间隔开，并且以偏移角α彼此对称。

偏移角α介于从-45度到+45度的范围内。

因为相对于万向节转动中心r1彼此对称定位的多个滚珠36的节圆直径PCD与偏移量R1的比R1/PCD介于0.040到0.130的范围内，所以在滚珠36的中心处形成于外圈滚珠轨道OBT的转动中心r2与内圈滚珠轨道IBT的转动中心r3之间的漏斗角f，对于6-球笼式万向节保持在12°到15°的范围内，而对于8-球笼式万向节保持在7°到12°的范围内，从而便于万向节的弯曲和转动。

在下文中，将说明如上述构造的根据本发明一实施方式的用于车辆的成角度偏移球笼式等速万向节的操作。

在从发动机(未示出)输出的转动动力转动轴时，轴的转动动力通过内圈35和滚珠36传递到外圈33，然后连接到外圈33的车轮(未示出)转动。

在此情况下，在根据本发明实施方式的用于车辆的成角度偏移球笼式等速万向节中，外圈33的转动角被滚珠36改变，从而产生跟随车辆的移位的万向节角。外圈滚珠轨道OBT的转动中心r2和内圈滚珠轨道IBT的转动中心r3定位为以偏移角α相对于彼此对称，由此在保持外圈33的外径同时通过补偿外圈33的槽接触表面压力来增强万向节的整体强度。换句话说，参见图7和图8，在外圈33的槽中的由参考标记‘a’所指示的部分通过偏移角α增大，当万向节角最大化时所述部分实现相对于滚珠36的最小接触面积，而接触表面压力可以通过借助于偏移角α增加部分‘a’的接触面积而减小。在内圈35的槽中的由参考标记‘b’所指示的部分通过偏移角α减小，当万向节角最大化时所述部分实现相对于滚珠36的最大接触面积。以此方式，即使接触表面压力增加，也可以通过偏移角α而减小接触面积来补偿整个槽接触表面压力。在此，偏移角α介于从-45度到+45度的范围内。另外，相对于万向节转动中心r1彼此对称定位的多个滚珠36的节圆直径PCD与偏移量R1的比R1/PCD介于0.040到0.130的范围内。

如上所述，如果外圈33的槽与内圈35之间的接触表面压力被补偿，那么保持架34的强度可以通过相对增加保持架34的外径而增强。

虽然已经在上面详细说明了本发明的示例性实施方式，但应该理解，本领域普通技术人员可以清楚，在此说明的基本发明概念的许多变化和修改仍将落在如由所述权利要求限定的本发明的示例性实施方式的主旨和范围内。

Claims (4)

1.一种用于车辆的成角度偏移球笼式等速万向节，包括：

内圈，所述内圈连接到轴的端部，并且具有内圈滚珠轨道，所述内圈滚珠轨道沿着所述内圈滚珠轨道的整个长度限定距离内圈转动中心的恒定半径；

外圈，所述外圈安装在所述内圈的外侧，并且具有外圈滚珠轨道，所述外圈滚珠轨道沿着所述外圈的整个长度限定距离外圈转动中心的恒定半径；

多个滚珠，所述多个滚珠用于将所述内圈的扭矩传递到所述外圈，所述多个滚珠中的至少一个与所述内圈滚珠轨道和所述外圈滚珠轨道接合；以及

保持架，所述保持架具有用于支撑对应的所述滚珠的开口，

其中，外圈滚珠轨道的转动中心与内圈滚珠轨道的转动中心以偏移角对称，所述偏移角包括相对于穿过万向节转动中心的纵轴线而言的轴向分量和径向分量，其中，“在穿过所述万向节转动中心的水平中心线与穿过所述万向节转动中心和所述外圈滚珠轨道的转动中心的径向线之间所形成的所述偏移角”与“在穿过所述万向节转动中心的水平中心线与穿过所述万向节转动中心和所述内圈滚珠轨道的转动中心的径向线之间所形成的所述偏移角”是相等的并且相对于穿过所述万向节转动中心的纵向中心线对称设置；

所述偏移角介于从-45度到+45度的范围内；以及

其中，所述外圈和所述多个滚珠之间的接触表面压力通过增加万向节角而减小。

2.如权利要求1所述的成角度偏移球笼式等速万向节，其中，所述保持架的强度通过所述保持架的外径增加而增加。

3.如权利要求1所述的成角度偏移球笼式等速万向节，其中，所述球笼式万向节安装在所述轴的面向车轮的外侧端处。

4.如权利要求1所述的成角度偏移球笼式等速万向节，其中，相对于万向节转动中心r1彼此对称定位的所述多个滚珠的节圆直径PCD与偏移量R1的比R1/PCD介于0.040到0.130的范围内。